Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Ток элементтерінің өзара әсерлесу заңының өрістік интерпретациясы.Био Савара Лаплас Ампер заңы.

Читайте также:
  1. VI. Дәрілік препараттардың өзара әсері.
  2. А)Определители 2-го,3-го и п-го порядков (определения и из св-ва). б)Теорема Лапласа о разложении определителя по элементам строки или столбца.
  3. Азіргі ғылымдағы өзара-әрекеттерді біріктіру мәселесін философиялық талдау.
  4. В опыте Ампера наблюдалось следующее
  5. Вольт-амперные характеристики нелинейных элементов
  6. Жарықтың затпен өзара әсерлесуі. Поляризация
  7. Жесткий лапласовский детерминизм и вероятностный детерминизм.
  8. Закон Ампера
  9. Закон Ампера в случае конденсатора. Ток смещения. Закон о циркуляции любого магнитного поля.
  10. Закон Ампера — Если провод, по которому течет ток, находится в магнитном поле, то на каждый из носителей тока действует сила Ампера

Токтардың магниттік өзара әсерін зерттеудегі негізгі мәселелердің бірі өткізгіште берілген заңдылықпен таралған токтың туғызатын магнит өрісін есептеу. Бұны шешудің екі түрлі жолы бар.

 

Бірінші жолы жылдамдықпен қозғалатын q зарядтың өзінің маңында туғызатын магнит өрісін тәжірибе жүзінде зерттей отырып, осы зарядтан қашықтықта орналасқан нүктедегі магнит өрісі индукция векторы үшін эмперикалық әдіспен табылған

=k [ ] (1)

Формуланы пайдалану. Тогы бар өткізгіштің dV' көлемдегі бәрі жылдамдықпен қозғалатын зарядтардың саны ndV'. Суперпозиция принципі бойынша осы зардтардың dV' элементтен қашықтықтағы тудыратын магнит өрісінің индукциясын (1) формуланы пайдаланып есептеуге болады. (2)

Енді токтың тығыздығы Екенін және оның радиус векторы нүктедегімәні алынатындығын ескеріп, (2) формуланы былай жазуға болады

(3)

Тогы бар өткізгіштің алынған нүктедегі туғызытан магнит өрісі индукция векторын табу үшін өткізгіш көлемі бойынша интеграл алу керек

(4)

Eкінші жолын Ампер көрсетті.Ампер токтардың өзара әсерлесу заңдылықтарын зерттей отырып, магниттік өзара әсерлесуді ток элементтерінің өзара әсерлесуі негізінде түсіндіруге болатынын және бұл әсерлесуді математикалық түрде өрнектеуге болатынын көрсетті. J1 және J2 токтардың бір бірінен r12 арақашықтықта орналасқан элементтерінің өзара әсерлесу күші

(5)

Формуласымен анықталады.Белгілі заңдылықпен өткізгіште таралған көлемдік токтың, болмаса жіңішке сызықты токтың тудыратын магнит өрісі индукция векторын анықтайтын (3),(4) өрнектерді Био Савара Лаплас заңы деп аталады.

31.Стационар магнит өрісі. Токтардың өзара әсерлесуі. Тәжірибелер екі тогы бар өткізгіштердің болмаса қозғалыстардағы зарядтардың бір-бірімен әсерлесетінін көрсетеді. Бқл әсердің бір токтан екінші токқа қалай берілетіндігін, яғни қозғалыстағы зарядтардың өзара әсерлесуінің механизмін, Ампер, Эрстед тәжірбиелерін талдау арқылы түсінуге болады. Мысалы, екі ток жүретін металл ленталар (сымдар) олардағы токтардың бағытына қарай бірін-бірі тебеді, болмаса тартады.

Сурет

Эрстед тәжірибесі бойынша тогы бар өткізгіш өзінің маңындағы магнитке әсер етеді. Ал жердің магнит өрісі болатынын адамзат токтардың өзара әсер ететіндігін әлдеқайда ерте білген. Олай болса, Эрстед тәжрибесінен тогы бар өткізгіш маңында магнит өрісі туады деген тұжырым жасауға болады. Мысалы, тогы бар сымды қағаз парағына перпендикуляр тесіп өткізіп, ол арқылы ток жіберсе және парақ бетіне темір үгінділерін сепсе, үгінділердің центрі сымның парақпен қиылысу нүктесінде жататын концентрлі шеңберлер бойымен орналасатынын байқаймыз. Әрбір темір ұнтақтарын кішкентай компастар деп есептесек, барлық компастар әрбір шеңбер бойымен белгілі бір бағытпен орналасады. Егер таға тәрізді магнит алып, оның арасына тогы бар өткізгіштің түзу бөлігін орналастырып, ол арқылы ток жіберсе, токтың бағытына байланысты өткізгіш магниттен тебіледі, болмаса оның ішіне қарай тартылады. Ток дегеніміз зарядталған бөлшектердің реттелген қозғалысы, олай болса тогы бар өткізгіштердің өзара әсерлесуі онда зарядталған бөлшектердің бағытталған қоғалысы (ток) барлығына байланысты. Бұған ток жоқ кезде өткізгіштердің зарядталған бөлшектер болса да, олардың өзара әсерлеспейтіндігі дәлел. Екінші жағынан қозғалыстағы зарядталған бөлшектерге магнит өрісі әсер ететіндігіне және олардың өзінің маңында магнит өрісін тудыратынына көз жеткізу қиын емес. Ол үшін осциллограф экранда пайда болатын нүктелік дақ электрондар ағынының экрамен соқтығысқан кезде пайда болатынын ескеріп, дақтың маңына жазық мгнитті жақындатсақ, дақтың ығысатындығын байқау арқылы көз жеткізуге болады. Дақтың ауытқу магнит полюстерінің қалай орналасатынына байланысты. Соымен қарастырылған тәжрибелерді зерттей отырып, тогы бар өткізгіштер бір –бірімен магнит өрісі арқылы әсерлеседі деген тұжырым жасауға болады. Бірақ магнит өрісін сан жағынан сипаттайтын физикалық шаманы анықтау оңай емес, себебі токтардың өзара әсерлесу күші магнит өрісі бағытымен ғана емес, ток пен магнит өрісі бағыттарына байланысты, екінші жағынан электр өрісін қарастырғандай магнит өрісі кернеулігін элементар токқа әсер ететін моментінің шыншы ток магнит моментіне қатынасы арқылы анықтаудың аналитикалық әдісі осы күнге дейін табылған жоқ.

 

32.Толық токтың заңы. Магнит индукциясының векторының циркуляция туралы теорема Жіңішке шексіз ұзын токтің тудыратын магнит өрісі индукциясының өрнегін пайдаланып, магнит өрісі индукция векторынан тұйық контур бойымен алынган интегралдың неге тең екенінанықталық ʃBdl=0 Токты қамтитын кез келген тұйық контур бойымен интеграл алған кезде α бұрышы ылғида бір жаққа қарай айналады, толық бір айналыс жасағанда α бұрышының өзгеруі 2π ге тен болады ʃdα=2πЕндеше ʃBdl= µ0I (1)

Егер L контур бірнеше токты қамтитын болса суперпозиция принципін пайдаланып (1) өрнектің орнына ʃBdl= µ0ΣIi екенін табамыз. Егер L контур токты қамтымайтын болса ʃdα=0, себебі контур бойымен айнала интнграл алған кезде радиялдық түзу бір жаққа қарай, одан кейін екінші жаққа қарай айналады.Бірінші бөлікті айналған кездегі α бұрышының өзгеруі α21 ге шамасы жағынан тең, бірақ таңбасы қарама қарсы болады,яғни α21 = - α21 , ʃdα= α21 + α21 =0 Cонымен магнит өрісі индукция векторының циркуляциясы алынған контурмен қамтылатын тордың алгебралық қосындысы мен µ0 дің көбейтіндісіне тең екен. Бұл тұжырым ТОК ЗАНЫ деп аталады.

33.Магнетиктердегі магнит өрісі. Магниттелу бағытының өзгерісі стерженьнің айналыс бағытының өзгерісіне әкеліп соғады. Бұл тәжірибенің механикалық моделі ретінде айналып тұрған орындыққа адамды отырғызып, оның қолына айналып тұрған велосипед доңғалағын ұстатып жасауға болады. Адам велосипед доңғалағын жоғары қараи аиналдыратын болса, өзі доңғалақтың айналу бағытына қарама-қарсы жаққа қарай айналып кетеді. Тұрақты магнит өрісімен стерженьді магниттеген уақытта жігітің бұралуы өте аз болады. Тиімділігін арттыру үшін резонанс әдісі қолданылады — соленоидты жиілігі системаның механикалық тербелісінің меншікті жиілігімен тең етіп таңдап алынған айналмалы токпен қоректендіреді. Осы жағдайда тербеліс амплитудасы жіпке бекітілген айнадан шағылысқан жарық ебелегінің ығысуын байқай отырып өлшеуге болатын мәнге жетеді.. Демек, электронның меншікті магнит моменті Бордың бір магнетона тең. Атомный магнит моменті оның құрамына енетін электрондардын орбитальды және меншікті моменттерінен, сондай-ақ ядроның магнит моментінен (ядроның құрамына енетін элементар бөлшектер — протондар мен нейтрондардың магнит моменттерінен болатын) тұрады. Ядроның магнит моменті электрондардын моменттерінен едәуір кем болады, сондықтан көп мәселелерді қарастырғанда оны ескермей атомның магнит моменті электрондардын магнит моменттерінің векторлық қосындысына тең деп есептейміз. Үлкен градиентті магнит өрісі аркылы молекулалық шоқ жіберіледі. Өрістің әр тектілігін электромагнит полюстері үштарын ерекше формада жасау есебінен алуға болады. оның шамасы мен таңбасы өріс бағыты мен векторының арасындағы а бұрышқа байланысты болады. Бағыт бойынша молекулалар моменттерінің хаосты таралуы кезінде шоқта a-ның мәні 0-ден л-ге дейін өзгеретін бөлшектер болады. Осыған байланысты, жіңішке молекулалық шоқ полюстың арасымен өткенде, экранда созылған тұтас із қалдырады деп ұйғарылған

34.Магнетиктегі молекулалық токтар.Көлемдік және беттік токтар. Магнетиктер деп сыртқы магнит өрісін өзгерте,болмаса өздігінен магнит өрісін тудыра алатын ортаны айтады. Магнетиктер негізінен үш топқа: -диа,-пара,-ферро магнетиктерге бөлінеді. Диамагнетиктерге сыртқы магнит өрісі жоқ кезінде атомдарының(молекулаларының) магниттік магниттері 0-ге тең магнетиктер,ал парамагнетиктерге сыртқы магнит өрісі жоқ кезіндеатомдарының(молекулаларының) магниттік моменттері 0-ге тең емес,бірақ физикалық аз көлемінің магниттік моменті о-ге магнетиктер жатады.Ферромагнетиктерге сыртқы магнит өрісі жоқ кезінде де макроскопиялық облыстарының(домендерінің)магниттік моменттері 0-ге тең емес,бірақ қалыпты жағдайда тұтас магниттелген күйде болмайтын магнетиктер жатады. Егер кез келген магнетикті сыртқы магнит өрісіне қойса,ол магниттеледі,яғни магнетик құрамына кіретін атомдардың магниттік моменттері қосылып,қосымша магнит өрісін тудырады. Сондықтан магнетиктердегі магнит өрісі сыртқы өрістен һзгеше болып шығады.Ампер магнетиктердегі магнит өрісінің макроскопиялық токтардың(өткізгіштік токтардың)вакуумде тудыратын магнит өрісінен өзге болу себебінен түсіндіру үшін,сыртқы магнит өрісі бар кезде магнетик атомдарыныңа аумағында молекулалық токтар пайда болады,яғни атомдар магниттік моменттер алады.Атомдардың магниттік моменттері тудыратын өріс сыртқы өрісті өзгертеді деп есептеген.Егер магнетик біртекті болса,молекулалық токтардың шамасы магнетиктің барлық бөліктерінде бірдей және көпшілігінің жазықтығы сыртқы магниттеуші магнит өрісіне перпендикуляр болады. Біртекті магнетикті цилиндр түрінде қарастырсақ және магнит өрісі цилиндр осіне параллель болса,молекулалық токтар цилиндр осіне перпендикуляр болады. Шамалары бірдей болғандықтан цилиндрдің ішкі қабаттарындағы молекулалық токтар бірін-бірі жояды,қорытқы молекулалық ток цилиндрдің бетінде,оның осіне перпендикуляр бағытталады, Сөйтіп магнетик бетінде қосымша магнит өрісін тудыратын беттік молекулалық ток туады. Магнетик біртекті болмаса,молекулалық токтардың көлемдік тығыздығы нөлден өзгеше болады.Сыртқы өріс белгілі бір мәніне жеткенде магнетиктің магниттік моменті сыртқы өріспен бағытталады.Бұл кезде магниттелу өзінің қанығу дәрежесіне жетеді.Магнетиктердің магниттелуін сан жағынан сипаттау үшін магниттелгіштік деген шама енгізілген. Бұл шама магниттелген магнетиктің физикалық аз көлеміндегі молекулалардың магниттік моменттерінің геометриялық қосындысының осы көлемге қатынасымен анықталады: = ,мұндағы -молекулалардың магниттік моменттері,қосынды көлемге кіретін барлық молекулаларды қамтиды. Басқаша айтқанда мангниттелгіштік магнетиктің бірлік көлемінің магниттік моменті яғни магнетиктің магниттік моментінің көлемдік тығыздығы. Олай болса көлемнің магниттік моменті: d = dV.

35.Магнит өріс, өріс векторлары үшін шекаралық шарттар — қозғалыстағы электр зарядтары мен магниттік моменті бар денелерге (олардың қозғалыстағы күйіне тәуелсіз) әсер ететін күштік өріс. Магнит өрісі магниттік индукция векторымен (В) сипатталады. В-ның мәні магнит моменті бар қозғалыстағы электр зарядына және денелерге өрістің берілген нүктесінде әсер етуші күшті анықтайды.. Магнит өрісінің көздері — магниттелген денелер, тогы бар өткізгіштер және қозғалыстағы зарядталған денелер. Бұл көздердің табиғаты бір: Магнит өрісі зарядталған микробөлшектердің (электрон, протон, ион), сондай-ақ, микробөлшектердің меншікті (спиндік) магнит моменті болуының нәтижесінде пайда болады. Айнымалы магнит өрісі электр өрісінің, ал электр өрісі магнит өрісінің уақыт бойынша өзгерісі нәтижесінде пайда болады. Электр және магнит өрістері, олардың бір-бірімен өзара әсерлері Максвелл теңдеуімен толық сипатталады. Магнит өрісінің кернеулік (Н) мен магнит индукциясы(В) — өрістің күштік сипаттамасы. Кернеулік векторы өріс пайда болған орта қасиетіне тәуелсіз шама болса, индукция векторы қарастырылатын денедегі қорытқы өрісті сипаттайды. Сондай-ақ, индукция векторы магнит өрісінде қозғалған зарядқа әсер ететін күшті, магнит моменті бар денеге магнит өрісінің тигізетін әсерін, өріс тарапынан байқалатын басқа да әсерлерді анықтайды.

. Магнит өрісі әдетте әлсіз (500 Э-ға дейін), орташа (500 Э — 40 кЭ), күшті (40 кЭ — 1МЭ) және аса күшті (1МЭ-ден жоғары) болып бөлінеді. Іс жүзінде бүкіл электртехника, радиотехника мен электроника әлсіз және орташа магнит өрісін пайдалануға негізделген. Әлсіз және орташа магнит өрісі әдетте тұрақты магнит, электрмагнит, суытылмайтын соленоид, асқын өткізгіш магниттердің көмегімен алынады. Күшті магнит өрісін алуда асқын өткізгіш соленоидтар (150 — 200 кЭ), сумен салқындатылатын соленоидтар (250 кЭ-ға дейін), импульстік соленоидтар (1,6 МЭ) қолданылады. Аса күшті магнит өрісібағытталғанжарылыс (қопарылыс) әдісіменалынады.

 

36.Ферромагнетиктер. Гистерезис тұзағы. — ферромагниттік қасиеттері бар заттар тобы. Ферромагнетиктерге, негізінен, темір тобының таза металдарының бір тобы (Fe, Со, Ni) және сирекжер металдар (Gd, Tb, Dy, Но, Ег), сондай-ақ олардың балқымалары мен қосылыстары; ферромагниттік емес элементтері бар Сr және Мn бал-қымалары мен қосылыстары жатады. Жұмсақ магнитті ферромагнетиктер магнитоөткізгіштерді, ЭЕМ жады элементтерін, магниттік линзаларды жасауда қолданылады.

Ферромагнетиккеайнымалымагнитөрісіәсереткендеиндукция —2—3—4—5—1 қисығынасәйкесөзгереді, оны гистерезис тұзағыдепатайды (осығанұқсастұзақ J—H диаграммасындадаалынады). Егер H-тыңмаксимальмәнінде (магниттелудіңқанығуғажететін) гистерезистің максимальтұзағыдепаталатынқұбылысбайқалады. Егер H-тыңамплитудалықмәніндеқанығуғажетпесе, ондажеке цикл депаталатынтұзақшығады. Жекециклдаршексізкөпболуымүмкін, олардыңбарлығыдагистерезистіңмаксимальтұзағыныңішіндежатады. Гистерезис ферромагнетиктердіцмагниттелуі H-тыңбірмәндіфункциясы бола алмайтындығынкөрсетеді. Олүлгініңбастағытарихына (алдыменқайөрістеболгандығына) байланысты. Мысалы, H-і кернеулігініңөрісінде индукция Вр-танBv-гедейінгікезкелгенмәндердеболуымүмкін. Ферромагнетиктержайындабарлықайтылғандарданолардыңөздерініңқасиеттеріжөніненсегнетоэлектриктергеөтеұқсасекенінкөреміз. Б-ның H-ғабірмәндітәуелділігінебайланысты магнит өтімділігіжөніндегіұғымнегізгімагниттелуқисығынағанақолданылады. Ферромагнетиктердіңсалыстырмалы магнит өтімділігі (демек, х магнит қабылдағыштығы да) өріскернеулігінің функциясыболыптабылады. H-тыңшектеусізөсуіндеөтімділікбіргеасимптоталыжақындайды.Егеркорцитивтіккүш H с үлкенболса, мұндайферромагнетиктікатқылдейміз. Оғангистерезистіңксцтұзағытән. Нсшамасы аз (оғангистерезистіңжіңішкетұзагысәйкес) ферромагнетиктердіжұмсақдейміз. Қолдануынақарайферромагнетиктер осы сипаттамаларыменалынады. Сонымен, тұрактымагниттерүшінқатқыл ферромагнетиктер, ал трансформаторлардыңөзегіүшін — жұмсақферромагнетиктерқолданылады

37.Фарадейдің электромагниттік индукция заңының дифференциалдық және интегралдық тұжырымдалуы. 1831ж тәжрибелер негізінде Фарадей ашқан электромагниттік индукция заңынын былай тұжырымдауға болады. Қандай себептен болса да тұйық контурмен қамтылған ауданды тесіп өтетін магнит индукциясының ағыны өзгеретін болса, контурда ЭҚК пайда болады. Бұл құбылыс кезінде пайда болатын индукциялық ток өзі тудыратын магнит өрісінң бағыты индукциялық токты тудырушы сыртқы магнит өріс индукциясының өзгеруіне кері әсер ететіндей болып бағытталады. Бұл ережені 1833ж Э.Х.Ленц ұсынған. Сонымен электромагниттік индукция заңының жалпы түрде тұжырымдалуының математикалық өрнегі: . (37.1) Бұл өрнектің физикалық мағынасы кең. Себебі осы өрнекке сәйкес магнит өріс индукциясының уақыт бойынша кез келген өзгеруі кеңістіктің осы өзгеріс болып тұрған аумағында электр өрісін тудырады. Басқаша айтқанда электр өрісін тек электрлік зарядтар ғана емес, өзгеретін магнит өрісі де тудыра алады. Тұйық контур тек осы өрістің нәтижесінде пайда болатын индукциялық токты байқау үшін ғана керек. Сондықтан электромагниттік индукция заңы жаңа құбылысты сипаттайтын фундаменталдық заң болып табылады. Тағы ескере кететін жағдай (37.1) өрнектегі магнит индукциясы ағынының толық өзгерісі, яғни өткізгіш қозғалған кездегі өзгерісті және магнит өрісі өзгерісін де есепке алады. ЭҚК анықтамасы бойынша: . Сондықтан электромагниттік индукция құбылысы кезінде пайда болатын ЭҚК-ті де: . (37.2) түрінде жазуға болады. Ендеше, электромагниттік индукция заңын: (37.3) түрінде жазуға болады. Бұл формуладағы l- кез келген тұйық контур, дербес жағдайда индукциялық ток пайда болатын контурмен дәл келуі мүмкін. Магнит өрісі индукцияның l контурға тірелген бет арқылы алынған ағыны: (37.4) және l контурмен қамтылған аудан уақытқа тәуелді болмайтындықтан: . (37.5) Соңғы теңдіктің сол жағына Стокс теоремасын қолдансақ, (37.6) болмаса, (37.7) Осы өрнек L контурға тіркелген кез келген бет үшін тепе-теңдік түрде орындалатын болғандықтан, интеграл астындағы өрнек нольге тең болуы керек . (37.8) Соңғы теңдеу электромагниттік индукция заңының дифференциялдық түрі болып табылады. Бұл теңдеу Максвелл теңдеулерінің бірі және уақыт бойынша, айнымалы магнит өрісі құйынды электр өрісін тудыратынын көрсетеді.

38.Магнит өрісі. Магнит өрісіндегі күштер.Лоренц күші. Ампер заңы. магнит өрісі – тогы бар өткізгіштің, қозғалыстағы электрлік заряды бар бөлшектер мен денелердің, магниттік моменттері бар бөлшектер мен денелердің төңірегіндегі кеңістікте, сонымен қатар, электр өрісінің уақыт бойынша өзгеруінен пайда болады. магнит өрісі қозғалыстағы электрлік заряды бар бөлшектер мен денелерге, тогы бар өткізгішке, магниттік моменттері бар бөлшектер мен денелерге әсер етеді. тогы бар жазық тұйық контур – өлшемдері магнит өрісін тудыратын обьектіге (денеге) дейінгі қашықтықпен салыстырғанда өте аз, магнит өрісін зерттеуге қолданылатын тогы бар тұйық өткізгіш. кеңістіктегі контурдың орналасу бағдары контурға жүргізілген нормальдің бағытымен сипатталады. нормальдің бағытын оң бұранда ережесіне сәйкес анықтайды: бұранданы сағат тілінің бағытымен контурдағы ток бағытына сәйкес айналдырғандағы бұранданың ұшының ілгерілемелі қозғалысының бағыты кеңістіктің берілген нүктесінде магнит өрісінің бағыты оң нормальдің бағытымен сәйкес болады. айналдырушы күш моменті өрістің берілген нүктесінің және тогы бар контурдың қасиеттеріне тәуелді. . тогы бар жазық контурдың магниттік моменті оң нормальдің бағытымен сәйкес болатын вектор: мұндағы s –- жазық контур бетінің ауданы, – контур жазықтығына жүргізілген нормальдің бірлік векторы. магнит индукциясы – магнит өрісінің күштік сипатын ашу үшін енгізілген векторлық шама, оның мағынасын үш пара-пар әдістің кез келген біреуімен негіздеуге болады. магнит индукциясы бірлік жылдамдықпен қозғалып бара жатқан нүктелік бірлік оң зарядқа өрістің берілген нүктесінде магнит өрісі тарапынан әсер ететін максимал күшке тең шама.

магнит өрісінің берілген нүктесінде токтың бірлік элементіне магнит өрісі тарапынан әсер ететін максимал күшке тең шама.

магнит өрісінің берілген нүктесінде бірлік магниттік моменті бар контурға әсер ететін максимал механикалық күш моментіне тең шама.

магнит индукциясының сызықтары – (магнит өрісінің күш сызықтары) – кез келген нүктесіне жүргізілген жанама бағытымен сәйкес келетін сызықтар. магнит өрісінің күш сызықтары бағыты оң бұранда ережесіне сәйкес анықталады: бұранданы оның ілгерілемелі орын ауыстыруы токтың бағытымен сәйкес болатындай етіп бұрағанда, бұранда сабы магнит индукциясы сызықтарының бағытын көрсетеді. ампер гипотезасы бойынша, кез келген денеде атомдар мен молекулалардағы электрондардың қозғалысымен шартталған микроскопиялық токтар болады. осы молекулалық микротоктар дененің ішінде өзінің магнит өрісін тудырады және макротоктардың магнит өрісінде бағдарлана бұрылуға қабілетті. магнит өрісінің индукция векторы денедегі барлық макро- және микротоктардың қортқы магнит өрісін сипаттайды, яғни әр ортада тогы бар өткізгіштің төңірегінде пайда болатын магнит өрісінің индукциясы-ның мәні бірдей ток күшінде әртүрлі болады. магнит өрісінің кернеулік векторы макротоктардыңмагнит өрісін сипаттайды.

магнит өрісінің индукциясы мен кернеулігі арасындағы байланыс:

мұндағы – магниттік тұрақты, – ортаның магниттік өтімділігі (макротоктардың магнит өрісі ортаның микротоктарының өрісі есебінен қанша есе күшейетінін көрсетеді). магнит өрісі үшін суперпозиция принципі: бірнеше токтың (қозғалыстағы зарядтардың) тудырған қортқы магнит өрісінің кез келген нүктедегі магнит индукциясы жеке токтардың (зарядтардың) магнит өрісінің сол нүктедегі индукцияларының векторлық қосындысына тең:

магнит өрісінде тогы бар өткізгіш элементіне әсер ететін магниттік күш ток элементіне, ток күшіне, магнит индукциясына тура пропорционал болады.

, мұндағы – өткізгіштегі ток бағыты мен магнит индукциясы векторының арасындағы бұрыш. күш бағыты векторлық көбейтудің жалпы ережесіне сәйкес сол қол ережесімен анықталады: егер сол қолды индукция векторы алақанға кіретіндей етіп, ал төрт саусақты біріктіріп ток бағытымен ұстаса, керіп ұстаған бас бармақ токқа әсер ететін магниттік күш бағытын көрсетеді.осы ампер заңын параллель токтардың өзара әсерін зерттеу үшін қолдануға болады. бір-бірінен r қашықтықта орналасқан шексіз ұзын, түзу параллель өткізгіштерде i1 және i2 ток болсын. бұлардың әрқайсысы басқа токқа әсер ететін магнит өрісін тудырады. бірінші токтың магнит өрісі индукциясының мәні:

i1 ток тарапынан i2 токтың dl элементіне әсер етуші күш:

немесе .

дәл осылай i2 токтың магнит өрісінің i1 токтың dl элементіне әсер етуші df2 күші анықталады:

яғни, параллель екі токтың арасындағы әсер күші.

лоренц күші – магнит өрісінің жылдамдықпен қозғалған q зарядты бөлшекке әсер ету күші.

.лоренц күшінің бағыты сол қол ережесімен анықталады: егер сол қолды индукция векторы алақанға кіретіндей етіп, ал төрт саусақты біріктіріп оң зарядтың жылдамдығыныңбағытымен ұстаса, керіп ұстаған бас бармақ зарядқа әсер ететін магниттік күш бағытын көрсетеді. лоренц күшінің модулі мына өрнекпен есептеледі: мұндағы – магнит индукциясы мен заряд жылдамдығы векторларының арасындағы бұрыш. бұл күш әрқашан жылдамдыққа перпендикуляр болғандықтан жылдамдықтың тек бағыты өзгереді. лоренц күші жұмыс атқармайды, яғни магнит өрісіндегі қозғалған зарядты бөлшектің кинетикалық энергиясы өзгермейді.

ядты бөлшекмагнит өрісі сызықтарының бойымен қозғалғанда ( немесе ), магнит өрісі зарядқа әсер етпейді: .зарядты бөлшек магнит өрісіне ( векторына) перпендикуляр ұшып кіргенде, лоренц күші модулі бойынша тұрақты болады. зарядты бөлшек магнит өрісіне бұрышпен ұшып кіргенде, лоренц күші модулі бойынша тұрақты болады. зарядты бөлшек осі магнит индукциясы сызықтарына параллель, радиусы тұрақты бұрандалы траекториямен қозғалады.

39.Айнымалы ток тізбектері. Айнымалы ток көзі қосылған тізбектегі заңдылықты қарастыру үшін айнымалы электрмагниттік өрістің таралу жылдамдығының шекті екендігін және айнымалы ток көзін тудыратын электр өрісінің тізбекте қандай өзгерістерге келтіретінін еске алу керек. Айнымалы ток периоды Т және айнымалы ток туғызатын электромагниттік толқынның таралу жылдамдығының жарық жылдамдығына тең екенін ескеріп, ток периоды уақытта электромагниттік толқынға жететін қашықтық, толқын ұзындығы . Айнымалы токты сипаттайтын шамаларды кеңістіктегі және уақыт бойынша өзгерісін ескермеу үшін, айнымалы ток тізбегінің сызықтық өлшемі толқын ұзындығынан әлдеқайда кіші болу керек, яғни l . Осы шарт орындалғанда электромагниттік толқынның иаралу жылдамдығының шекті екенін есепке алмауға болады, яғни барлық поцесстер айнымалы токтың лездік мәнімен анықталады. Осы шартты қатағаттандыратын айнымалы токты квазистационар айнымалы ток деп атайды. Кавзистационар токтың лездік мәндері Ом заңына бағынады және Кирхгоф ережелері қолдануға болады. Тұйық контурда айнымалы ЭҚК күшінің әсерінен айналу ток өнеді. Айнымалы ток тізбегіне конденсаторды тізбектеп жалғауға болады. Айнымалы ток тізбегінде жүретін процесстерді график түрінде көрсету үшін комплекс шамалардан заттық шамаларға көшудің қажеті жоқ. Айнымалы токтың сыйымдылық пен өздік индукцисы бар тізбек арқылы өтуінің барлық құбылыстары механикалық резонанс құбылысына ұқсас.

(39.1) (39.2) осы екі теңдеудің стационар шешулері квазистационар айнымалы токтар тізбегіндегі зарядтың және токтың уақытқа тәуелді өзгерісін анықтайды. Айнымалы ток көзіне тек кедергі қосылған болса, ток пен кернеу амплитудаларынығ арасындағы байланыс тұрақты тізбегі үшін байланыспен дәл келеді. Тізбектегі кедергі мен индуктливтігі болса, , бұл кезде тізбектің толық кедергісі тек активті кедергімен ғана емес тізбектегі индуктивтілікке және айнымалы ток көзінің жиілігіне тәуелді болады. Тізбекте кедергі мен сыйымдылық болса, L- , бұл формула айнымалы ток тізбегіндегі резонанстық жиілік деп аталады. Айнымалы ток тізбегіндегі бөлінетін қуаттын лездік мәні (39.3)

40.Ығысу тогы.Максвелл теңдеулерінің жүйесі. Белгілі бір моментте А жазық конденсатордың сол жақ астарының бетіне + тығыздықпен оң заряд, ал оның астарының бетіне – тығыздығы бар теріс заряд орналасқан дейік. Крнденсатор зарядталғанда астарларын қосып тұрған өткізгіш арқылы ток сол жақ астардан оңға қарай жүреді. Осы токтың астар ішіндегі i тығыздығының сан мәнін заряд тығыздығынан уақыт бойынша туынды алып табамыз: . Осындай тығыздығы бар ток сол жақтағы А астардан ағып шығады. Егер аса үлкен емес жиілігі бар айнымалы токты ғана алсақ, онда астарлар арасындағы электр өрісінің өзгерісін оңай анықтаймыз. Осы кезде конденсатор ішіндегі өрістің лездік мәнін зарядтың беттік тығыздықтарының лездік мәні арқылы есептеп табуға болады. Конденстор астарлар арасындағы D электрлік индукция векторының сан мәні бойынша, мынаған тең: Осы теңдіктен екі жағынан да уақыт бойынша туынды алсақ: (40.1)немесе, электрлік индукцияның уақыт бойынша туындысын D-мен белгілесек: (40.2). (40.1) мен (40.2) теңдіктер бойынша i мен векторының сан мәндері өзара тең. (40.3) i- өткізгіштік тогы тығыздығының сызықтар өткізгіш пластина ішінде паластиналар арасындағы векторының сызықтарына үздіксіз ауысады. Осы шамасын бірінші рет енгізген Максвелл оны ығысу тогының тығыздығы деп атады. «Ығысу тогы» деген ат, қазіргі кезде өзінің мәнін жойған: электростатикалық күштердің пайда болуы серпімді орта – эфирдің механикалық деформациясына байланысты – мыс ұғыман туған. Максвелл ұсынған гипотеза бойынша ығысу тогы өзін қоршаған кеңістікте магнит өрісін жасайды. Ол өріс осы ығысу тогына барабар өткізгіштік тогының жасайтын магнит өрісіне тең. Ығысу тогы өткізгіштік тогына тек магнит өрісін жасау қабілеті жағынан ғана барабар екенін есте сақтау керек. Басқа жағынан алғанда ығысу тогы өткізгіштік тогына ұқсай бермейді; мысалы, ығысу тогы өткенде ленц-джоульдік жылу бөлінбейді. Ығысу тогымен және өткізгіштік тогымен бірге Максвелл толық ток деген ұғым енгізді. Оның u тығыздығы өткізгіштік тогының тығыздығы мен ығысу тогының тығыздығының геометриялық қосындысы ретінде анықталады: u= . Ығысу тогы өткізгіш ішінде де нольге тең емес. Оның шамасын былайша пайданамыз: .

 




Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 245 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.012 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав